现今最热，莫属无线。电报的时代，可否想象得到今天无线成就？人们手持电话相互沟通，没有了空间上的隔离。这都归功于无线通信技术的发展。那么，下面将为大家把现今主流的几种无线通信技术进行一个归纳总结。

无线的现状

无线通信技术是当前最热门的技术之一。目前使用较广泛的近距无线通信技术是蓝 牙(Bluetooth)，无线局域网802.11(Wi-Fi)和红外数据传输(IrDA)。同时还有一些具有发展潜力的近距无线技术标准，它们分别 是：Zigbee、超宽频(UltraWideBand)、短距通信(NFC)、WiMedia、GPS、DECT、无线1394和专用无线系统等。它们都有其立足的特点，或基于传输速度、距离、耗电量的特殊要求;或着眼于功能的扩充性;或符合某些单一应用的特别要求;或建立竞争技术的差异化等。但是没有 一种技术可以完美到足以满足所有的需求。

图1示出这些无线通信技术的作用距离与数据率的关系。从图1可见,数据率越高,作用距离就越短。可用网络技术扩展作用距离而仍然保持数据率。

                     

图1 无线通信技术数据率与作用距离的关系

图2  WIFI、 Bluetooth、Zigbee三种通信协议的比较

 

Zigbee技术

1、介绍

ZigBee主要应用在短距离范围之内并且数据传输速率不高的各种电子设备之间。ZigBee名字来源于蜂群使用的赖以生存和发展的通信方式，蜜蜂通过跳ZigZag形状的舞蹈来分享新发现的食物源的位置、距离和方向等信息。

Zigbee可以说是蓝牙的同族兄弟，它使用2.4GHz波段，采用跳频技术。与蓝牙相比，ZigBee更简单、速率更慢、功率及费用也更低。它的基本速 率是250kb/s，当降低到28kb/s时，传输范围可扩大到134m，并获得更高的可靠性。可以比蓝牙更好地支持游戏、消费电子、仪器和家庭自动化应用。

ZigBee技术特点主要包括以下几个部分：

l  数据传输速率低。只有10kb/s～250kb/s，专注于低传输应用。

l  功耗低。在低耗电待机模式下，两节普通5号干电池可使用6个月以上。

l  成本低。因为ZigBee数据传输速率低，协议简单，所以大大降低了成本

l  网络容量大。每个ZigBee网络最多可支持255个设备，也就是说每个ZigBee设备可以与另外254台设备相连接。

l  有效范围小。有效覆盖范围10～75m之间，具体依据实际发射功率的大小和各种不同的应用模式而定，基本上能够覆盖普通的家庭或办公室环境。

l  工作频段灵活。使用的频段分别为2.4GHz、868MHz(欧洲)及915MHz(美国)，均为免执照频段。

2、应用

NXP公司在2010年收购了著名的Jennic公司，这是一家在智能电表、环境、物流和消费类市场的无线应用领域中领先的低功耗射频解决方案供应商。此次收购将促成Jennic公司先进的802.15.4和Zigbee低功耗射频解决方案产品与恩智浦广泛的高性能混合信号产品的结合。两者共同为恩智浦提供了针对新兴技术的全面的无线半导体平台，这些新兴技术包括电子计量、智能照明、楼宇自动化、资产追踪和设备远程控制。

结合NXP的Jennic无线产品,Cortex M系列32位MCU及GreenChip 照明驱动IC, NXP公司推出了智能的照明解决方案，使到应用这个技术的每一颗灯都有其独立的IP地址，可以通过智能手机，移动互联终端，智能家居控制面板，电脑等产品来对灯光进行开关，调光，变色等功能的控制，品佳集团力推这个NXP的智能照明解决方案。

JN5148是Jennic最新推出的第三代超低功耗、低成本的无线微控制器，目标方向为IEEE802.15.4与ZigBee PRO的应用。
JN5148芯片集成了一个32-bitRISC处理器，4-32Mhz主频根据应用软件可以调整，它包含完全兼容2.4GHz IEEE802.15.4标准的收发器、128KB ROM、128KB RAM以及UART、SPI、IIC、DIO、ADC、DAC等丰富数字与模拟量外设接口。高达128KB的RAM，允许客户运行Zigbee PRO协议栈以及客户的应用程序。低至18mA的工作电流，一个纽扣电池完全能够满足应用需求。
此外，JN5148在第二代的JN5139基础上也增加了很多的其它特性。

                                                                                

图2 JN5148内部框图

第四代的产品JN516X 系列产品及评估板也已经在2013年初的美国国际消费电子展(CES)上进行展示， JN516x评估套件专为使用恩智浦JN5161、JN5164或JN5168无线微控制器而设计。这些微控制器采用增强型32位RISC处理器，具有一流的存储器选择——高达256 KB的嵌入式闪存、4 KB片上EEPROM和32 KB RAM。JN516x系列器件还包括IEEE802.15.4 2.4-GHz收发器和广泛的模拟和数字外设。

            

图3 JN516x评估套件

同时NXP还推出了 JN516X Zigbee 方案。该方案可以通过不同的组合方式实现多种功能，下面举例说明怎样实现 Smart Home、RF4CE 和 Jenet-IP 这三个功能。如图4所示。

（1）Smart Home：Zigbee 遥控器 + 3个Zigbee 开发板：实现无线采集传感器信息、无线控制灯和无线控制开关的功能。

（2）RF4CE: Zigbee遥控器 + Zigbee USB-Dongle（接到 TV-Box 上）：实现 RF4CE 无线遥控标准的遥控器控制TV-Box。

（3）Jenet-IP：Zigbee 遥控器 + 3个Zigbee开发板 + Zigbee USB-Dongle + Gateway + Smart Phone

如果在户外，可以通过云端（Cloud Server）监控家庭终端设备，回到家里，则可以通过 WiFi 监控家庭终端设备。

                                             

图4   NXP Zigbee 方案套件

蓝牙技术

1、介绍

Bluetooth技术是近几年出现的，广受业界关注的近距无线连接技术。它是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范，它以低成本的短距离无线连接为基础，可为固定的或移动的终端设备提供廉价的接入服务。

蓝牙技术是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范，其实质内容是为固定设备或移动设备之间的通信环境建立通用的近距无线接口，将通信技术与计算机技术进 一步结合起来，使各种设备在没有电线或电缆相互连接的情况下，能在近距离范围内实现相互通信或操作。其传输频段为全球公众通用的2.4GHzISM频段， 提供1Mbps的传输速率和10m的传输距离。

2、应用

       对于蓝牙的应用大家并不陌生，作为现今智能设备的必备功能，越来越受到了追捧。像下面的例子是基于蓝牙的医疗设备的应用。

医疗电子市场的年复合增长率超过目前也是很火的汽车电子、无线通信等领域，而中国医疗电子市场占全球的比例也是逐年增长，2006年只占到4%，但2013年可达到9% 的比例。中国医疗市场的繁荣亦与中国政府的大力投入相关。大联大控股旗下世平集团特针对该市场，推出基于 TI 蓝牙 4.0 单模（BLE）无线传输技术的远距医疗方案。图5是远距医疗方案框图。

                                            

图5 远距医疗方案框图

系统特性：

l   单导联心电检测。

l   支持 2 个电极和 3 个电极连接模式。

l   支持导联脱落检测，LED 实时显示导联状态。

l   支持 Shutdown 模式，有效降低系统功耗。

l   支持 BLE 通讯传输协议，可以和 BLE 设备进行数据交互。

l   增强型 51 内核 MCU。

l   按键调试 BLE 功能。

系统功能：

（1）心电信号测量

使用 ADI AD8232 或 TI ADS129x/ADS119x 作为模拟前端，将微弱的心电信号经过放大、滤波后输出至 MCU 进行二次处理和显示。

（2）心电信号采样

TI CC2541 包括 BLE + MCU 模块，内置了一个 51 核 MCU，配有 8 Channel 12 bit ADC，放大滤波后的心电信号经过 CC2541 ADC 通道将数据采集、存储并分析显示，心电信号幅值最大约为 3 V（满屏）。

（3）心电数据显示

                                                     
TI CC2541将心电信号数据进行分析，直接驱动段式 LCD 显示出心电波形，并将心电数据量化显示于 LCD。

                                 图6  LCD 显示心电波形             

                                                                             

                                                                图7  PC 界面显示心电波形

（4）电极脱落监测

ADI AD8232 和 TI ADS129x/ADS119x 都具备导联电极脱落功能，电极脱落将引起状态变化，TI CC2541 直接读取状态变化可有效判断心电信号测量电极的连接状态，如有脱落则进行相应的报警，避免电极脱落时造成的不必要麻烦。

（5）心率数据传送

TI CC2541 BLE 模块运行系统通过 BLE 协议进行心电数据的传输，CC2541 MCU 模块将模拟的心电数据量化以后，通过 CC2541 BLE 模块将数据发送至手机、MID 等具备 BLE 功能的终端设备显示，大联大目前已经在 IOS 上成功开发了实时心率的 App，心率数据和导联状态将实时显示在 App 上面。App显示界面如下图8：

                                           

图8 手机上的APP显示

如今工作在2.4GHz频段的802.11b无线局域网络标准目前正引起了业界的普遍关注，主要是因为802.11b是较成熟的无线技术，它已有统一的标准。与蓝牙相比较，IEEE802.11系统在开发和制造方面占据优势，并具备更高的数据传输率。红外线传输再加上电力线局域网络又是一个有着巨大生命力的无线系统。超宽带（ultrawideband，UWB）的短距离通信技术标准现在开始对蓝牙的传统领域提出了挑战。

Wi-Fi技术

1、介绍

Wi-Fi(WirelessFidelity,无线高保真)也是一种无线通信协议，正式名称是IEEE802.11b，与蓝牙一样，同属于短距离无线通 信技术。Wi-Fi速率最高可达11Mb/s。虽然在数据安全性方面比蓝牙技术要差一些，但在电波的覆盖范围方面却略胜一筹，可达100m左右。

Wi-Fi是以太网的一种无线扩展，理论上只要用户位于一个接入点四周的一定区域内，就能以最高约11Mb/s的速度接入Web。但实际上，如果有多个用 户同时通过一个点接入，带宽被多个用户分享，Wi-Fi的连接速度一般将只有几百kb/s的信号不受墙壁阻隔，但在建筑物内的有效传输距离小于户外。

2、应用

一款由Realtek 开发的基于，IEEE 802.11ac 10/100 无线局域网络可携式路由器解决方案。

IEEE 802.11ac是目前WiFi新一代的连网技术，瑞昱藉由不断设计和开发出更具竞争力，同时具备高性能且符合环保需求的绿色节能产品，持续走向低耗电而不影响高速稳定的产品性能，让产品的功能完善、效能优异以及节能省电的环保特色，成为绿色节能产品方案中，最值得信赖的选择。

其中RTL8881AM为内建5端口10/100以太网络交换器并支持802.11ac 1x1, b/g/n WiFi AP/Router，其低耗电特性，使用USB插槽即可供电而不需外接电源，内建8MByte SDRAM便于终端客户开发出小尺寸产品适用于旅行人士携带使用并享有高速无线连网之便利性及乐趣。

网络处理器SoC RTL8881AM：

l   CPU时钟频率高达520MHZ

l   内部进场了10/100M5****换机

l   支持SPI NOR闪存

l   提供嵌入式体8MByte SDRAM（16位）

l   PCI-E X1，USB OTG主机x1

l   支持的IEEE802.3az

WALN无线单芯片RTL8881AM

l   IEEE802.11ac和802.11 B / G/ N可选的WLAN

l   支持20MHz的，40MHz和80MHz的信号带宽模式

l   DR-QFN164E-PAD包

                                                   

图9 产品的图片

瑞昱的这款芯片RTL8881AM可适用于IEEE 802.11 B / G/ N，11AC AP /路由器、双频同期路由器、网络附加存储（NAS）等的产品设计中。

NFC技术

1、介绍

NFC(NearFieldCommunication，近距离无线传输)是由Philips、NOKIA和Sony主推的一种类似于RFID(非接触式 射频识别)的短距离无线通信技术标准。和RFID不同，NFC采用了双向的识别和连接。在20cm距离内工作于13.56MHz频率范围。

NFC最初仅仅是遥控识别和网络技术的合并，但现在已发展成无线连接技术。它能快速自动地建立无线网络，为蜂窝设备、蓝牙设备、Wi-Fi设备提供一个“ 虚拟连接”，使电子设备可以在短距离范围进行通讯。NFC的短距离交互大大简化了整个认证识别过程，使电子设备间互相访问更直接、更安全和更清楚，不用再听到各种电子杂音。

2、应用

TI 使用AM3715 ARM^® Cortex-A8 微处理器 和 TRF7970A NFC AEF，设计研发出电子销售时点 (EPOS) NFC方案 。该方案可将最新零售交易产品的开发时间缩短至 1 年，并同时保护知识产权与金融交易。零售电子交易领域的设计人员，现在可快速便捷地开发整合了近距离无线通信 (NFC) 等安全支付卡处理技术的尖端可携式销售时点应用。 EPOS 解决方案采用模块化设计方法，可提供寻求以下差异化产品的客户更的高弹性，其中包括：

· 柜台支付终端机；

· 提供无线支持的行动支付终端机；

· 支持条形码扫描功能的掌上型数据终端机；

· 具有条形码扫描、支付与无线支持的全面一体机。

完整的 EPOS 解决方案提供整合性、安全性、NFC 以及弹性：

· 效能与整合度：包含 TI AM3715 ARM® Cortex-A8 微处理器 的 1 GHz 高速效能，可透过整合型互动触控屏幕实现流畅且无缝图形与应用。此外，该解决方案还整合打印机、以太网、蜂巢支持以及行动链接功能（蓝牙 Bluetooth® 与 Wi-Fi 技术）；

· NFC 功能： TI 的 TRF7970A 模拟前端 (AFE) 收发器提供的 NFC 功能，能够以更多无线链接选项扩展电子交易潜力，在降低员工编制需求的同时，提升交易速度与准确性；

· 安全性：可保护知识产权与金融交易。EPOS 参考设计整合协力硬件厂商的安全控制器，支持安全启动与防篡改功能。金融交易安全的软件开发，可透过PCI 认证实验室 (PCI-accredited lab) 提供支付卡产业 (PCI，Payment Card Industry) 个人标识号 (PIN) 交易安全 (PTS) 标准的预先评估，帮助开发人员将开始时间缩短达 1 年。以上由英国 RFI Global 提供的预先评估，可帮助软件开发人员快速获得 PCI 认证，加速产品上市时程；

· TI 讯号链、电源管理、ESD 保护以及逻辑设备的全面补充：支持如音讯、电池充电、马达以及触控屏幕控制等功能；

· 大众化的操作系统支持：充分利用现有软件代码与专业技术，进一步缩短产品上市时程。包括 Linux、Android 以及 Windows Compact Embedded 等各种系统；

· 其他特性：不但实现更进一步的产品差异化，而且还可简化接脚对接脚及软件兼容型 TI 装置的使用（例如：使用 TI DaVinci™ 数字媒体处理器增加视讯功能）。

未来的前景

       无论你看到的或正在使用的通讯方式是什么，虽然每一种无线技术将遇到它们自身的特殊任务，并且人们在各个地方使用不同的技术，但是它们将有可能配合工作。 对于企业来说，绕过主要的无线通信运营商可以节约可观的成本。从长远来看，企业应密切关注各种无线通信技术的发展，选择最适合自己需要的一种标准。

 

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